Skip to main content

Angiografia mózgu wspomagana AI

Annette Birkhold | Wynalazcy Roku Siemens | Nowicjusz

Malformacja tętniczo-żylna (AVM) to choroba naczyń krwionośnych polegająca na nieregularnym połączeniu tętnic i żył, które zaburza przepływ krwi i cyrkulację tlenu. W zajętym obszarze ciała tętnice i żyły nie rozgałęziają się w drobne naczynia włosowate tak jak u zdrowych osób, ale łączą się w skomplikowany splot naczyniowy. AVM mogą występować w całym ciele, ale szczególnie trudne w leczeniu są te w mózgu. „Taka malformacja w mózgu może być przyczyną różnych deficytów neurologicznych, a nawet krwotoku mózgowego. Stopień zagrożenia w poszczególnych przypadkach i najlepsza metoda leczenia zależą jednak od dokładnej anatomii splotu naczyniowego. Czasami możliwa jest terapia farmakologiczna, a czasami konieczna jest operacja, na przykład, gdy splot powoduje lokalny wzrost ciśnienia krwi do takiego poziomu, że naczynia mogą pęknąć” – wyjaśnia Annette Birkhold, Wynalazca Roku 2024 w kategorii Nowicjusz. „Mój wynalazek wspiera pracę lekarzy leczących pacjentów, dostarczając szczegółowych obrazów 3D i 4D tętnic i żył. Może być również wykorzystywany w diagnostyce i planowaniu leczenia pacjentów z AVM oraz innych chorób naczyniowych”.

Wgląd w struktury mózgu

Kobieta z krótkimi włosami w białej koszuli i czarnej marynarce, delikatnie się uśmiechając, oparta o białą ścianę, spoglądająca w lewo.

Naczynia krwionośne można badać za pomocą angiografii. W angiografii mózgu najpierw wprowadza się cewnik do tętnicy pachwinowej, a następnie pod kontrolą promieni rentgenowskich przesuwa go do naczyń w szyi. Następnie do krwiobiegu wstrzykuje się środek kontrastowy (barwnik), który wypełnia naczynia i sprawia, że stają się one widoczne na zdjęciach rentgenowskich. Za pomocą procedury obrazowania podobnej do tomografii komputerowej, lecz wykorzystującej system angiograficzny, tworzy się szczegółowy, trójwymiarowy obraz naczyń wypełnionych środkiem kontrastowym.

„Anatomia AVM może być bardzo skomplikowana. Często można ją w pełni zobrazować tylko wtedy, gdy środek kontrastowy jest wstrzykiwany kolejno w różnych punktach. A to możliwe jest tylko przy użyciu kilku angiografii” – wyjaśnia Annette. „Moja metoda służy do synchronizacji danych obrazowych z kilku angiografii i scalania ich w jeden model.” Dzięki temu powstaje szczegółowa i kompleksowa reprezentacja 3D wszystkich naczyń krwionośnych objętych AVM oraz wideo 4D pokazujące, jak środek kontrastowy przemieszcza się przez naczynia w czasie.

Wsparcie terapeutyczne

Te obrazy 4D mogą wspierać pracę lekarzy prowadzących pacjenta na każdym etapie planowania i realizacji leczenia. Podczas planowania szczególnie istotne jest zrozumienie, co dzieje się w centrum AVM (tzw. nidus). „Obraz 4D umożliwia skupienie się na zakresie czasowym, w którym środek kontrastowy przepływa przez nidus, i wyłączenie wszystkiego, co dzieje się przed lub po tym momencie” – mówi Annette. „Dzięki temu wyraźnie widać, które tętnice znajdują się przed nidusem, a które żyły – za nim”.

Jeżeli konieczna jest terapia wewnątrznaczyniowa, czyli minimalnie inwazyjny zabieg polegający na zamknięciu naczyń w nidusie, obraz 4D pomaga wcześniej określić trasę, jaką należy przejść przez naczynia do nidusa. Podczas samego zabiegu, gdy cewnik ponownie przesuwany jest do docelowego obszaru pod kontrolą ciągłego obrazowania rentgenowskiego 2D, obraz 4D może być wyświetlany równocześnie, dostarczając chirurgowi dodatkowych wskazówek.

Zrzut ekranu wizualizacji danych z kolorowymi wykresami słupkowymi i wykresami kołowymi na ciemnym tle

Szacowanie lokalnego ciśnienia krwi za pomocą symulacji

Kobieta o krótkich włosach stoi przed białą ścianą, ubrana w czarną sukienkę i patrzy w lewo.

„Ten szczegółowy model AVM, tzw. cyfrowy bliźniak, stwarza również możliwość zapewnienia dodatkowego wsparcia dzięki zastosowaniu metod matematycznych. „Pracujemy nad modelami wykorzystującymi sztuczną inteligencję oraz symulacje przepływu do szacowania ciśnienia krwi w naczyniach” – dodaje Annette. „W przyszłości będziemy mogli dostarczać jeszcze więcej informacji o tym, gdzie w obrębie AVM może dojść do groźnego pęknięcia naczyń”.